导读:在产品全生命周期中,存在各种面对企业不同部门和用途BOM视图,为有效地保证BOM 视图之间的数据完整性、正确性和一致性,提出了BOM 视图之间的转换方法。通过定义虚设部件、中间部件和外协部件及其处理方法,实现了设计BOM、工艺BOM 和制造BOM 之间的转换。本文研究了产品开发阶段三种主要物料清单(Bill of Materials,BOM)视图间的演绎关系及不同BOM的定义,通过在PLM系统中的应用实现,验证了在产品开发阶段BOM视图演绎方法的可行性。 0.前言 在制造型企业中,物料清单(Bill of Material,BOM)是企业产品数据管理的核心,它贯穿于概念设计、计算分析、详细设计、工艺规划、样机试制、加工制造、销售维护,直至产品消亡的各个阶段,是产品数据在整个生命周期中传递和共享的载体,也是各应用系统之间进行信息集成的桥梁和纽带。产品生命周期管理(Product Lifecycle Management,PLM)作为一个贯穿产品全生命周期的、开放的、互操作的、完整的解决方案,强调对产品全生命周期内的数据和相关过程进行有效地管理和控制,其系统的构建离不开BOM的支持。在产品生命周期的不同阶段。由于产品结构关系的不同,存在着各种不同的BOM。如设计BOM(Engineering BOM,EBOM)、工艺BOM(Process Planning BOM,PBOM)和制造BOM(ManufacturingBOM,MBOM)等。目前对这些BOM之间的联系与变化,及其与其他产品数据和过程的联系,尚缺乏深入的研究。本文针对产品开发过程中的三种主要BOM视图:设计BOM、工艺BOM和制造BOM,在阐明各视图间关系的基础上提出了不同BOM视图间的转换方法,研究在PLM平台上实现EBOM结构树到PBOM结构树最后到MBOM结构树的重构过程,并将其应用于产品结构管理中,解决产品开发过程中BOM视图自动生成及数据集成等问题,保证BOM数据的正确性和一致性。 1.BOM定义及产品开发阶段几种主要BOM 产品开发过程按照实现功能划分,包括工程设计、工艺设计、生产制造等重要阶段。在PLM系统应用中,根据不同阶段产品结构管理的要求,将产生多种类型的BOM,从不同侧面表示产品的组成形式以及相关属性项的值,实现对产品数据的管理和使用。根据不同部门对BOM的不同需求,主要存在以下几种BOM:设计BOM、工艺BOM和制造BOM等。主要BOM表现形式有如下几种: 1)设计BOM (Engineering BOM,EBOM) 设计EBOM是企业产品设计部门用来组织和管理生产某种产品所需的零部件物料清单,是产品设计工程在完成产品设计后获得的。工程设计部门应用CAD系统产生的设计数据,是产品工程设计及管理中使用的数据结构,产品设计人员根据订单或设计要求进行产品设计,生成产品名称、产品结构、明细表等信息。它通常精确地描述了产品的设计指标、零部件之间的逻辑装配关系、零部件总体信息(名称、代号、类型、数量、材料)、零部件形状信息(尺寸信息)、零部件制造信息(表面粗糙度、尺寸公差、精度等级、材料特性)、零部件关联信息(位置关系尺寸与公差)等。EBOM是设计部门向工艺、生产、采购等部门传递产品数据的主要形式和手段,是产品数据的源头。 2)工艺BOM (Process planning BOM,PBOM) 工艺数据作为制造企业中设计数据、生产数据和采购数据间的纽带,是实现企业各部门之间信息集成与共享的关键。工艺BOM是企业的工艺设计部门用来组织和管理生产某种产品及其相关零部件的工艺文件。工艺设计部门以EBOM中的数据为依据,依据工艺路线分工计划、实际制造中的加工与装配过程以及装配部门对装配件和加工件的交付状态的要求,通过调整EBOM中的零部件的装配关系、设置零部件的不同状态,形成工艺设计过程中的虚拟件,对EBOM再设计出来的用于指导工艺工作的产品数据清单。它用于工艺设计和生产制造管理,使用它可以明确地了解零件与零件之间的制造与装配关系,跟踪零件制造方法、地点、人员、物料和过程信息。PBOM是产品工艺计划阶段的BOM,建立产品的工艺计划对组织产品的生产极其重要。对于组织工艺设计、安排生产计划、制定采购计划都具有重要的作用。 3)制造BOM (Manufacturing BOM,MBOM) 制造BOM是企业生产制造部门用来组织和管理在实际制造和生产管理过程中生产某种产品所需的零部件BOM。制造BOM是根据产品的设计BOM和工艺BOM制定的,它在MES和ERP中起着相当重要的作用。MBOM是在PBOM的基础上,增加详细的工艺、材料、制造资源(工装、刀具、量具、设备等)、工时定额、材料定额信息,同时生产制造管理部门可以根据工艺部门生产的PBOM,参考工艺设计中的零件的加工步骤与装配件的装配步骤,更改零部件的装配顺序,是详细描述产品制造过程和制造数据的基础性数据。同时MBOM作为制造部门主要数据,可用于工艺设计、工艺分工、工艺管理及工艺文件的跟踪,是MES,ERP系统运行所需的基础数据。MBOM的完整性和准确性对于缩短生产准备周期,协调各部门的工作具有举足轻重的作用。 2. EBOM→PBOM→MBOM演变与重构过程 设计BOM和工艺BOM在各式各样的BOM中,属于最原始的BOM,它凝结了产品设计工程师和工艺工程师的创造性,其他各种BOM都是在设计BOM和工艺BOM的基础上结合其应用领域的信息转换而来的。航空产品BOM重构过程中最终目的是生成MBOM以指导产品的生产。由于EBOM是源头,PBOM、MBOM需在EBOM产品结构的基础上进行结构调整、信息的补充和完善,即BOM重构。具体过程如下: 1)EBOM形成:搭建产品结构EBOM,搭建自制件、标准件、外购件等,添加物料主文件(图号、名称、材质、数量、单位、类别、是否关键件等),完善产品结构(层级关系、时效断、替代件、可选件等); 2)PBOM形成:继承EBOM信息,完善工艺信息(如加工工序、材料定额、工作重心、加工时间、准备时间等)调整BOM结构, 除继承EBOM物料主文件、产品结构外,还需在物料主文件中添加检验方式等;由于EBOM是按照功能对零部件关系进行划分的,而PBOM和MBOM需要按照工作和装配顺序进行划分,因此从EBOM到PBOM和MBOM的转换需要按工艺过程进行调整,如将相关的原来处于同一级的零部件调整到一起,并按装配关系形成父子关系,其中,EBOM到PBOM转换主要是处理外协件、关键件;PBOM到MBOM的转换主要是处理虚设件和工艺件; 3)MBOM的形成:继承PBOM信息,增加详细的工艺、材料、制造资源(工装、刀具、量具、设备等)、工时定额、材料定额信息等,建立相应的对象,使之成为BOM中的一个元素,并建立与父物料的隶属关系,调整BOM结构,按照装配先后关系定义层次,即上层的父件必须要其下层的子件装配完成后才能进行; 4)数据一致性检查 。 具体过程如 图1:《EBOM→PBOM→MBOM演变与重构过程》所示: 图1:EBOM→PBOM→MBOM演变与重构过程 3.BOM多视图 在PLM系统中的演变与重构方案实现 3.1方案概述 BOM多视图在PLM系统中的演变与重构方案的理论基础是单一数据源,是基于PLM 系统在产品数据统一管理的基础上,以零部件为核心,以产品结构树为主线组织多种产品结构视图,将产品全生命周期的各种业务相关的产品数据与零部件关联起来,形成对产品结构的完整描述。即基于BOM的方式将相关的产品数据逻辑地组织在一起,为相关应用提供一致的、最新的、完整的、无冗余的和可靠的产品数据,并通过预先设定的筛选条件,从PLM系统的众多配置选项(参数)中进行选择,每种配置信息是与具体的零部件进行关联的,再将配置好的产品结构存于一个后台数据表中,最后按照不同的条件选择各自的数据,最终形成差异化的、不同的产品结构视角BOM 视图呈现给不同用户。PLM系统提供产品视图管理中心功能,不同视图之间的转换通过视图转换工具实现。PLM系统对BOM视图中的部件/零件间的联系的描述是通过父子层次关系表达的,即每一个零件都隶属于某一部件,属于该部件的子件。BOM视图的转换从数学模型上,就是对原有的父子层次关系进行重新分配和建立的结果。下游BOM的产生与上游BOM数据有关,是经过上游BOM施加一定的领域属性转换而来的。BOM的转换本质上也就是其视图的转换,是同一产品对象在不同阶段、对不同使用人员的视图关系。BOM视图可由BOM结构关系与BOM属性两部分组成,BOM视图的转换也就是结构和属性两方面转换作用的结果,在转换过程中,将设计BOM、工艺BOM、制造BOM作为产品结构在产品开发不同阶段的三个版本,BOM结构转换就是根据已有BOM视图版本生成新版本的过程。 3.2关键技术 1)BOM多视图技术:不同的BOM所组成的信息体共同构成产品全生命周期内完整的信息描述, 不同的BOM实际上是这个完整信息在不同职能面的投影, 这就是BOM…